觀天下！由“白”轉(zhuǎn)“紅”?我國科研人員成功培育抗穗發(fā)芽紅麥

(相關(guān)資料圖)

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所綠色輕簡超級稻遺傳解析與分子育種創(chuàng)新團隊聯(lián)合作科所等單位成功創(chuàng)制抗穗發(fā)芽紅麥，成功將白粒小麥轉(zhuǎn)化為紅粒小麥，并提高了小麥的抗穗發(fā)芽能力。該方法可實現(xiàn)優(yōu)良白麥品種的快速改良，并將有助于快速培育具有穗發(fā)芽抗性的紅麥新品種。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)(Plant Biotechnology Journal)》上。

小麥是全球最重要的谷類作物之一。小麥成熟期如果遇連陰雨，不能及時收獲，常出現(xiàn)受潮的麥粒在麥穗上發(fā)芽，這種現(xiàn)象被稱為穗發(fā)芽。穗發(fā)芽嚴重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。一般來說，紅粒小麥比白粒小麥抗穗發(fā)芽。

在普通六倍體小麥中，Tamyb10基因通過激活類黃酮與脫落酸(ABA)生物合成相關(guān)基因來調(diào)控籽粒顏色和穗發(fā)芽抗性。由于長期的馴化，大多數(shù)白粒小麥品種中Tamyb10-A1/B1/D1基因由于插入或缺失突變，導(dǎo)致小麥種皮花青素不能正常積累而呈現(xiàn)白色種皮。研究人員針對Tamyb10-B1a基因的19bp缺失位點設(shè)計特異性gRNA，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)獲得Tamyb10-B1a基因的+1bp編輯植株，從而使白皮小麥中Tamyb10-B1a基因的19bp缺失導(dǎo)致的移碼突變修復(fù)為18bp缺失，進而使Tamyb10-B1基因恢復(fù)編碼蛋白的能力。通過上述策略成功地將白粒小麥轉(zhuǎn)化為紅粒小麥，并提高了小麥的抗穗發(fā)芽能力。

除了籽粒顏色和抗穗發(fā)芽外，該基因編輯小麥在其他農(nóng)藝性狀上與對照品種沒有區(qū)別。該方法可實現(xiàn)優(yōu)良白麥品種的快速改良，不需要經(jīng)過繁瑣的雜交聚合和回交，并將有助于快速培育具有穗發(fā)芽抗性的紅麥新品種。

該研究得到國家重點研發(fā)計劃、廣東省科學(xué)技術(shù)基金、國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金的資助。

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所供圖)

關(guān)鍵詞： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 中國博士后科學(xué)基金 移碼突變